Fotovoltaik HücreFotovoltaik kelimesi, Yunanca'da "phos" ve "volta" kelimelerinin birleşiminden meydana gelmektedir. "Phos" kelimesi Yunanca'da ışık anlamına gelirken, "Volta" ünlü İtalyan bilim adamı Alessandro Volta'nın soyadıdır. Fotovoltaik, güneş ışığından elektrik üretmeye yarayan bir malzeme olup, hücreler halinde üretilir ve modüler olarak satılmaktadır. Kalınlıkları genellikle 0,2-0,4 mm arasındadır. Fotovoltaik Hücrelerin Çalışma PrensibiFotovoltaik güneş hücreleri, üzerine güneş ışıkları yani fotonlar düştüğünde güneş enerjisini doğrudan doğru akım (DC) elektrik enerjisine çevirir. Bu işlem sırasında Silikon, Galyum Arsenit, Kadmiyum Tellürid veya Bakır İndiyum Diselenid gibi yarı iletken malzemeler kullanılır. Fotovoltaik hücreler, N tipi (elektronların protonlardan fazla olduğu madde) ve P tipi (protonların elektronlardan fazla olduğu madde) yarı iletkenlerin oluşturulması ile üretilir. N tipi maddelerde elektronlar akım taşıyıcı olarak görev yaparken, P tipi maddelerde protonlar bu görevi üstlenir. PN birleşmesinin ilk adımında maddeler arasında nötr bir bölge oluşur ve elektron geçişi olmaz. Güneş ışığındaki fotonların fotovoltaik hücredeki silisyumun N bölgesine çarpması durumunda bu nötr olma durumu bozulur ve N bölgesindeki negatif elektrik yükü artar. Bu nedenle, N bölgesindeki elektronlar P bölgesine doğru itilir ve P ile N arasındaki elektrik yükleri eşitleninceye kadar bu akış devam eder. Fotovoltaik Güneş Hücrelerinin YapısıGüneş pillerinin yüzeyleri genellikle dikdörtgen veya daire şeklinde biçimlendirilmiştir ve fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışır. Güneş ışınlarının bileşenleri soğuyarak, enerjilerini elektrik moleküllerine çevirir ve bu moleküller hücrelerin ön ve arka tarafında toplanarak yaratılan gerilim sayesinde bir elektrik akımı oluşturur. Modüllere ve panellere monte edilmiş hücreler, seriler halinde birbirine bağlanarak yeterince yüksek gerilim elde eder. Güneş pilinin yapısına bağlı olarak, güneş enerjisi %5-20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri olarak bağlanır ve bir yüzey üzerine monte edilir. Bu yapıya fotovoltaik modül denir. PV modüllerinden elde edilen enerjinin doğru akım (DC) olması nedeniyle, üretim tesisleri ve evlerde kullanılabilmesi için alternatif akıma (AC) dönüştürülmesi gerekmektedir. Fotovoltaik Hücre TürleriFotovoltaik hücrelerin dört ana türü bulunmaktadır:
Fotovoltaik Sistemin Avantajları ve DezavantajlarıFotovoltaik sistemlerin çeşitli avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Avantajları:
Dezavantajları:
|
Fotovoltaik hücrelerin çalışma prensibi nasıldır ve neden N tipi maddelerde elektronlar akım taşıyıcı olarak görev yaparken, P tipi maddelerde protonlar bu görevi üstlenir?
Cevap yazMehmet Kemal,
Fotovoltaik hücrelerin çalışma prensibi, güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürme sürecine dayanır. Bu hücreler, genellikle silikon gibi yarı iletken malzemelerden yapılır. Güneş ışığı, hücre yüzeyine çarptığında, fotonlar yarı iletken malzemeye enerji aktarır ve bu enerji, elektronların serbest kalmasına neden olur. Serbest kalan elektronlar, N tipi yarı iletken malzemede hareket eder ve elektrik akımı oluşturur.
N tipi yarı iletkenlerde, elektronlar çoğunluk taşıyıcı olarak görev yapar çünkü bu malzemeler, fazla sayıda serbest elektrona sahiptir. P tipi yarı iletkenlerde ise, boşluklar (delikler) çoğunluk taşıyıcıdır. Bu boşluklar, elektron eksikliği olarak düşünülebilir ve elektronların hareketi sonucu oluşur. Protonlar ise katı hal fiziğinde akım taşıyıcı olarak görev yapmaz; bu terim yanlış anlama olabilir. P tipi maddelerde akımı taşıyan asıl unsur, bu boşluklardır ve elektronlar bu boşluklara doğru hareket eder.
Saygılar,